La purification de l'eau des bactéries et autres micro-organismes est, malgré son caractère banal, un problème scientifique très important et sérieux. Les méthodes existantes pour résoudre ce problème sont soit trop coûteuses, soit longues. Une équipe de scientifiques de l'Université de Stanford aux États-Unis, utilisant des fils de soie microscopiques, des nanotubes de carbone et des nanofils d'argent, a créé un filtre fondamentalement nouveau pour éliminer les microbes de l'eau. Le filtre stérilise le milieu aquatique en quelques secondes avec une efficacité de plus de 98 % et présente en même temps une capacité de débit élevée (environ 100 000 l/h m 2).
Une purification efficace de l'eau de divers types de contaminants reste l'une des tâches principales de l'humanité. Malheureusement, ce problème est toujours d'actualité. Désormais, la libération de l'eau des impuretés s'effectue de manière combinée, en commençant par l'étape mécanique de purification, lorsque l'eau est débarrassée des impuretés macroscopiques, et en terminant par des méthodes physico-chimiques conçues pour éliminer les substances et éléments toxiques. L'étape intermédiaire, biologique, de purification est la stérilisation de l'eau (destruction des bactéries et autres micro-organismes dangereux contenus dans le liquide). Les mécanismes existants de purification biologique de l'eau présentent un certain nombre d'inconvénients. Premièrement, leur durée est de plusieurs heures, voire plus. Deuxièmement, certains d'entre eux sont basés sur la technologie consistant à faire passer l'eau à travers des filtres à membrane spéciaux et coûteux, qui se bouchent rapidement et deviennent inutilisables.
Une équipe de scientifiques de l'Université de Stanford a proposé un nouveau système pour éliminer les bactéries et les micro-organismes de l'eau. Il désactive les bactéries en quelques secondes avec une efficacité de plus de 98 %, a un débit élevé d'environ 100 000 l/h m 2 , s'intègre facilement dans les systèmes de purification existants et, selon les découvreurs, est beaucoup moins cher que les technologies de filtration. actuellement utilisé. Les résultats de la recherche ont été publiés dans l'article High Speed Water Sterilization Using One-Dimensional Nanostructures dans la revue Lettres nano.
Pour créer leur filtre, des scientifiques américains ont utilisé du coton, des nanofils d'argent et des nanotubes de carbone (Fig. 1). Le dispositif est en réalité une structure à trois niveaux, si l'on parle d'échelle. La plus grande partie du filtre est constituée de fils. Ils sont étroitement liés les uns aux autres, formant des cavités d'une taille caractéristique comprise entre 10 et 100 micromètres, et servent à éviter le colmatage de l'appareil avec des objets qui n'ont pas été retenus pendant la phase de nettoyage mécanique.
Le composant suivant, plus petit, du filtre est constitué de fils d'argent d'un diamètre variant de 40 à 100 nm et d'une longueur allant jusqu'à 40 microns, situés dans des cavités formées par des fils de coton. Les scientifiques ont choisi ce métal noble pour deux raisons. Il s’agit tout d’abord des propriétés bactéricides bien connues des particules d’argent de taille nanométrique (voir par exemple l’article The Role of Antimicrobien Silver Nanotechnology dans la revue Industrie des dispositifs médicaux et du diagnostic). Deuxièmement, comme l'ont montré des expériences récentes, l'effet antibactérien des nanofils d'argent est renforcé si un champ électrique leur est appliqué (voir Fig. 2). Par conséquent, pour maximiser l’efficacité du filtre, les auteurs de l’article ont décidé d’utiliser des nanofils d’argent, puis de les connecter à une source de courant électrique (Figure 1A).
Cependant, pour que le champ électrique atteigne les nanofils d'argent et ne soit pas masqué par les fils diélectriques en coton, il a fallu trouver un composant filtrant qui, outre une bonne conductivité électrique, soit de taille adaptée et puisse être facilement intégré. dans le filtre.
En tant que composant, les chercheurs ont utilisé des nanotubes de carbone tissés en fils de coton. L'ensemble du processus étape par étape de création d'un filtre est représenté dans la figure 2 B – G.
Ensuite, les auteurs de l'article sont passés au test de l'appareil. Pour ce faire, les chercheurs l'ont placé dans le rétrécissement d'un entonnoir spécial (Fig. 1D), dans lequel de l'eau était introduite à un débit de 1 litre par heure (soit 80 000 L/h m 2 ). Le liquide lui-même était auparavant infecté par un type d'E. coli Escherichia coli avec une concentration bactérienne de 10 7 par millilitre. En appliquant une tension électrique au filtre, les scientifiques ont mesuré l'efficacité de l'appareil, c'est-à-dire le nombre de bactéries désactivées par rapport à leur valeur d'origine (Fig. 3).
Le graphique montre que l'efficacité la plus élevée du filtre est obtenue à des tensions de –20 et +20 V : 89 et 77 %, respectivement. Ces indicateurs, selon les auteurs de l'article, peuvent être améliorés jusqu'à 98% et même plus si vous utilisez trois filtres consécutifs. Les scientifiques soulignent également que le processus de stérilisation de l'eau ne prend que quelques secondes, soit nettement moins que les méthodes de traitement biologique actuelles.
Cependant, les mécanismes de désactivation bactérienne ne sont pas encore complètement compris. Dans leur article, les chercheurs avancent une hypothèse selon laquelle, outre l'effet antibactérien de l'argent, le champ électrique colossal qui apparaît à l'échelle nanométrique à proximité des fils d'argent serait également responsable de la mort d'E. coli. La modélisation numérique a montré qu'une tension apparemment inoffensive de 20 V génère un champ électrique d'environ 1 000 kV/cm. Une telle tension énorme donne probablement lieu à une forte électroporation – la formation de « trous » dans les membranes bactériennes. Très probablement, l'action combinée de ces deux facteurs entraîne la mort des bactéries.
Les auteurs de l'article évoquent également les inconvénients de l'appareil. Tout d'abord, il est évident que lorsque l'eau traverse la structure, des traces de nanotubes de carbone et de fils d'argent nanoscopiques y restent, bien qu'insignifiantes. Par conséquent, au cours d'expériences ultérieures, il faudra s'assurer que la combinaison de ces substances, bien qu'en très petites quantités, est totalement non toxique pour l'homme. De plus, l’efficacité de cette conception n’a été démontrée que pour les bactéries. Escherichia coli, et il n’est pas clair si ce filtre fonctionnera également efficacement avec d’autres micro-organismes. Et bien que l’effet bactéricide de l’argent ne soit pas sélectif vis-à-vis des espèces microbiennes, les auteurs de l’article sont conscients que ce fait doit également être soigneusement étudié.
Quoi qu’il en soit, un filtre présentant de telles caractéristiques est certainement prometteur, et on ne peut donc qu’attendre que la situation évolue sous forme de nouvelles publications.
À partir de cet article, vous apprendrez :
Comment l’eau est-elle stérilisée ?
Comment stériliser l'eau avec de l'ozone et du chlore
Comment stériliser l'eau avec la lumière ultraviolette
Quelle installation est nécessaire pour la stérilisation de l’eau ?
Comment l’eau est-elle stérilisée ?
Presque tous les habitants de toutes les villes russes diront que l'eau du robinet a une odeur et un goût désagréables à cause du chlore. Grâce à ce produit chimique, les virus, bactéries et autres micro-organismes vivant dans l’eau sont détruits. C'est un poison bon marché mais puissant. Ainsi, l'effet de désinfection et de stérilisation de l'eau est obtenu sans coûts importants pour la composition désinfectante.
Le début du siècle dernier a été caractérisé par l’émergence de technologies alternatives pour la stérilisation de l’eau. Des installations industrielles furent réalisées presque en même temps en Allemagne et en France, et l'efficacité scientifique de la méthode fut confirmée à la fin du XIXe siècle.
Des technologies similaires sont arrivées en Russie plusieurs décennies plus tard. L'intensité et la durée de l'exposition aux rayonnements affectent la viabilité des micro-organismes. Les spécialistes utilisent des tableaux spéciaux qui aident à calculer avec précision les paramètres requis pour chaque installation de stérilisation de l'eau.
De telles méthodes alternatives de stérilisation sont l'ozonation ou l'irradiation avec de la lumière ultraviolette.
Ozone - O 3, une modification allotropique de l'oxygène, qui est un puissant oxydant de polluants chimiques et autres qui sont détruits à la suite de son contact. Contrairement à la molécule d’oxygène, la molécule d’ozone est constituée de trois atomes ayant des liaisons plus longues entre eux. En termes de réactivité, l'ozone arrive au deuxième rang, derrière le fluor. L'ozone existe dans les trois états d'agrégation. Dans des conditions normales, il s'agit d'un gaz bleuâtre avec un point d'ébullition de +112 °C et un point de fusion de +192 °C.
Pour stériliser l'eau, on utilise de l'ozone, obtenu à partir de l'air atmosphérique dans ce qu'on appelle des ozoniseurs. L'ozone est libéré dans ces appareils sous l'influence d'une décharge électrique.
Répétons que l'ozone est un gaz incolore dont les molécules instables sont constituées de trois atomes d'oxygène. Après une courte période de temps, la molécule d'ozone résultante se désintègre et revient à son état naturel : une molécule d'oxygène diatomique. Les atomes d'oxygène libérés à la suite de ce processus ont tendance à se fixer aux particules étrangères contenues dans l'eau.
L'eau dans ce cas est un milieu qui favorise la décomposition rapide des bactéries et autres impuretés organiques. Ainsi, l’oxygène devient un agent oxydant très puissant, dont les propriétés désinfectantes sont plusieurs fois supérieures à celles des autres désinfectants, dont le chlore. De plus, l’ozone ne laisse aucune odeur et se décompose complètement en oxygène. Par conséquent, il est préférable de stériliser l’eau potable.
Pour stériliser l'eau de source ou de montagne claire et propre, légèrement contaminée par des impuretés organiques étrangères, il faut environ 0,5 mg/l d'ozone. La consommation d'ozone nécessaire pour stériliser l'eau provenant de réservoirs ouverts peut atteindre 2 mg/l. En moyenne, il faut environ 1 mg/l d’ozone pour purifier l’eau.
La durée de la procédure varie de 5 à 15 minutes, selon le type d'installation et ses performances (plus la température est élevée, plus le contact de l'eau traitée avec le mélange air-ozone doit être long).
Étant donné que les molécules d’ozone sont transformées en particules plus simples et incolores par oxydation, la stérilisation par ozonation donne à l’eau une teinte bleuâtre, tandis que la chloration la rend verdâtre.
La stérilisation par ozonation est également le meilleur moyen de déferriser l'eau. Dans les cas où le manganèse et le fer sont présents sous forme de composés organiques ou de particules colloïdales (d'une taille de 0,1 à 0,01 microns), l'eau ne peut être déferinée que par purification à l'ozone, car les composés organiques nécessitent une oxydation préalable.
Les avantages de la stérilisation de l'eau à l'ozone
Les principaux avantages de cette méthode de stérilisation de l'eau comprennent l'absence de goût et d'odeur, ainsi que la propriété très précieuse d'auto-désintégration, car après traitement, l'ozone est reconverti en oxygène. Une surdose de ce gaz est donc pratiquement impossible. La stérilisation de l'eau à l'ozone équivaut au processus de purification naturelle de l'eau, qui se déroule dans des conditions naturelles sous l'influence de l'air et du soleil.
L'ozone est un puissant agent oxydant avec un potentiel d'oxydation de 2,06 V. La destruction des micro-organismes pathogènes grâce à son aide se produit 15 à 20 fois plus rapide qu'avec le chlore. Pour le virus de la polio, une exposition de deux minutes à l'ozone à une concentration de 0,45 mg/l est mortelle, alors qu'il faudra environ 3 heures et une concentration de désinfectant de 1 mg/l pour le détruire avec du chlore.
Selon des études, E. coli est la plus résistante aux agents oxydants, mais elle meurt également assez rapidement lorsque l'eau est stérilisée par ozonation. Cette méthode est également très efficace pour lutter contre les agents pathogènes de la fièvre typhoïde et de la dysenterie bactérienne.
De plus, l'ozonation n'affecte en rien la composition chimique de l'eau : à la suite de ce processus, aucune substance étrangère ou composé chimique supplémentaire n'apparaît.
Inconvénients de la stérilisation de l'eau à l'ozone
L’ozone étant un gaz toxique, son inhalation à des concentrations élevées peut endommager le système respiratoire. En cas d'exposition prolongée à l'ozone, des maladies chroniques des poumons et des voies respiratoires supérieures peuvent se développer. Et d'ailleurs, à l'heure actuelle, l'effet sur le corps humain d'une inhalation prolongée de microconcentrations d'ozone n'a pas été suffisamment étudié.
Le fonctionnement de toute usine de stérilisation de l'eau utilisant l'ozone nécessite une surveillance minutieuse de la sécurité, des tests de la concentration constante d'ozone avec des analyseurs de gaz et une gestion d'urgence des concentrations excessives d'ozone.
Il y a quelque temps, la thérapie à l'ozone était très populaire et était considérée comme un moyen de lutter contre un grand nombre de maladies. Cependant, des études ont montré que parallèlement aux cellules malades, les cellules saines sont également exposées aux effets nocifs de l’ozone. En conséquence, les cellules vivantes commencent à muter de manière inattendue et imprévisible. La thérapie à l'ozone n'a pas consolidé sa position en Europe et aux États-Unis et au Canada, l'utilisation de ce gaz est autorisée exclusivement en médecine alternative.
Sous sa forme pure, l'ozone est explosif ; il n'y a aucun risque d'explosion, à condition que la concentration de gaz dans le mélange ne dépasse pas 10 % ou 140 g/m3. De plus, l'ozone est toxique et lorsqu'on travaille avec lui, il faut s'assurer que sa concentration maximale admissible dans l'air des pièces où se trouvent des personnes ne dépasse pas 0,0001 mg/l.
En parlant de la méthode ultraviolette de stérilisation de l'eau, il convient de noter que le rayonnement ultraviolet en tant que tel n'existe pas. Le rayonnement ultraviolet est une large gamme de rayonnements électromagnétiques qui se situent entre l'extrémité violette de la lumière visible et les rayons X.
Graphiquement, cette plage (c'est-à-dire la longueur d'onde de 400 à 10 nm) peut être représentée comme suit :
À cet égard, on ne sait pas exactement d'où vient l'effet bactéricide du rayonnement ultraviolet. Après tout, la lumière violette en elle-même n’est pas dangereuse, tandis que le rayonnement X est associé aux particules gamma et à une explosion nucléaire. Mais les micro-organismes contenus dans l’eau ne meurent pas à cause des radiations.
Eh bien, répondons à cette question.
Mais d'abord, nous fournissons des informations générales concernant les unités de mesure du rayonnement ultraviolet - les nanomètres :
Le nanomètre (nm, nm) est une unité de longueur dans le système métrique, qui est égale à un milliardième de mètre (c'est-à-dire 1 × 10 −9 mètres).
Beaucoup de gens savent que la longueur des ondes radio peut être différente et mesurée en mètres, kilomètres et centimètres. Quant au rayonnement ultraviolet, ce sont des ondes radio nanométriques. Il peut être divisé en plusieurs groupes :
Proche ultraviolet (UV-A) avec des longueurs d'onde de 400 à 315 nm.
Ultraviolet moyen (UV-B), dont la longueur d'onde est de 314 à 280 nm.
La gamme de longueurs d’onde de l’ultraviolet lointain (UV-C) est comprise entre 280 et 100 nm.
Ultraviolet extrême avec une longueur d'onde de 100 à 10 nm.
Le proche ultraviolet est officieusement appelé « lumière noire » car, n’étant pas initialement reconnu par l’œil humain, il, réfléchi par certains matériaux, tombe dans le spectre des rayonnements visibles par l’homme. La gamme ultraviolette lointaine et extrême est également appelée vide, car ses ondes sont largement absorbées par l'atmosphère terrestre.
À la suite de la réaction des ondes ultraviolettes d'une longueur de 320 à 400 nm (proche ultraviolet) et de l'oxygène contenu dans l'eau, une forme hautement active d'oxygène se forme (ses radicaux libres et son peroxyde d'hydrogène), qui peut détruire les micro-organismes pathogènes. . De plus, des études ont confirmé que la lumière du soleil est nocive pour les organismes présents dans l'eau, car la structure cellulaire des bactéries est détruite sous l'influence du rayonnement ultraviolet moyen.
L’efficacité de la stérilisation de l’eau à la lumière ultraviolette dépend de la taille et du type d’organismes. En théorie, les rayons ultraviolets peuvent détruire les virus, les bactéries, les champignons et les protozoaires. Cependant, en pratique, les gros micro-organismes tels que les protozoaires peuvent nécessiter une dose de rayonnement importante. De plus, certains types de bactéries sont plus résistants aux radiations que d’autres.
La puissance de la lampe ultraviolette utilisée compte également. Plus la lampe utilisée pour stériliser l’eau est puissante, plus elle peut produire de lumière ultraviolette. Au fil du temps, la puissance des lampes s'affaiblit et, par conséquent, la quantité de rayons UV reçus diminue. Les lampes doivent donc être changées tous les 4 à 6 mois. La température optimale pour la production d’ultraviolets est de +40…+43 °C. Un environnement plus frais réduit l’efficacité de la stérilisation.
La capacité de pénétration des rayons ultraviolets dépend directement de la densité de l'eau. Comme ils ne sont pas capables de pénétrer dans les couches d’eau profondes, ils ne seront d’aucune utilité dans ce cas. De plus, les rayons UV ne pourront pas nettoyer l’eau boueuse. C'est pourquoi les stérilisateurs ultraviolets doivent être placés après les filtres mécaniques de purification de l'eau. Sinon, la flore pathogène, cachée à l'ombre des impuretés mécaniques, attendra sereinement la fin de l'exposition aux rayons ultraviolets.
La productivité de l’unité de stérilisation aux ultraviolets est également affectée par la salinité de l’eau. Plus il est salé, plus l'efficacité de la lampe ultraviolette est faible.
De plus, la propreté de la lampe et de sa coque est primordiale pour la stérilisation. Le revêtement calcaire de la lampe bloquera simplement le rayonnement ultraviolet. Et comme dans l'eau dure, la lampe commence à recouvrir la lampe dès son allumage, elle nécessite un nettoyage régulier à l'acide citrique.
Un autre point important à retenir est que lors du remplacement d’une lampe ultraviolette, vous ne devez jamais la toucher avec vos mains. Les empreintes digitales laissées à ce stade réduiront l’efficacité de la stérilisation ultraviolette de l’eau.
Avec cette méthode de stérilisation, la durée de contact de l'eau avec une lampe ultraviolette est importante : plus elle est longue, plus les micro-organismes pathogènes meurent. Le temps de contact, ou, en d'autres termes, le temps d'exposition, est influencé par le débit d'eau (plus sa vitesse est faible, plus il faut de temps), ainsi que par la longueur de la lampe (avec une lampe longue, le temps de contact d'eau avec le stérilisateur augmente).
utiliser une lampe propre ;
utiliser un stérilisateur à l'eau claire ;
la stérilisation doit être effectuée avec de l'eau douce (ne contenant pas de calcaire) ;
Le fer ne doit pas être présent dans l’eau (car il augmente sa turbidité) ;
pour la stérilisation, il est nécessaire d'utiliser de l'eau tiède ;
La lampe la plus longue possible doit être utilisée ;
le débit d'eau doit être le plus faible possible ;
les lampes doivent être remplacées régulièrement (plus la lampe est utilisée longtemps, plus l'efficacité de la stérilisation est mauvaise) ;
utilisation d'une lampe de puissance plus élevée;
utilisez le moins d’eau salée possible ;
absence de bactéries dans l'eau.
Il existe de nombreuses entreprises sur le marché russe qui développent des systèmes de traitement de l'eau. Il est assez difficile de choisir soi-même l'un ou l'autre type de filtre à eau, sans l'aide d'un professionnel. Et plus encore, il ne faut pas essayer d'installer soi-même un système de traitement d'eau, même si vous avez lu plusieurs articles sur Internet et qu'il vous semble que vous l'avez compris.
Il est plus sûr de contacter une entreprise d'installation de filtres qui propose une gamme complète de services - consultation d'un spécialiste, analyse de l'eau d'un puits ou d'un puits, sélection d'équipements adaptés, livraison et raccordement du système. De plus, il est important que l’entreprise assure l’entretien des filtres.
notre compagnie Biokit propose une large sélection de systèmes d'osmose inverse, de filtres à eau et d'autres équipements capables de redonner à l'eau du robinet ses caractéristiques naturelles.
Les spécialistes de notre entreprise sont prêts à vous aider :
connectez vous-même le système de filtration ;
comprendre le processus de choix des filtres à eau ;
sélectionner des matériaux de remplacement ;
dépanner ou résoudre les problèmes avec la participation d'installateurs spécialisés ;
trouvez des réponses à vos questions par téléphone.
Faites confiance aux systèmes de purification d'eau de Biokit - laissez votre famille être en bonne santé !
Pour rester en bonne santé, une personne doit boire au moins deux litres d'eau propre par jour. L'eau propre, selon les normes sanitaires et hygiéniques de la Fédération de Russie et les recommandations de l'Organisation mondiale de la santé, est une eau dont les propriétés organoleptiques ne dépassent pas les concentrations maximales admissibles. L'eau potable ne doit pas contenir de bactéries ni de virus pathogènes.
Les bactéries et virus pathogènes qui pénètrent dans le corps humain à partir de l'eau peuvent provoquer des maladies graves telles que la fièvre typhoïde, la fièvre paratyphoïde, la dysenterie, la brucellose, l'hépatite infectieuse, la gastro-entérite aiguë, le charbon, le choléra, la poliomyélite, la tularémie, la conjonctivite. Cette liste de maladies provoquées par des bactéries et virus contenus dans l’eau est loin d’être exhaustive.
Les virus sont les plus petits êtres vivants. Leur taille varie de 16 à 30 microns. Ils ne peuvent être vus qu’au microscope électronique. Les virus sont constitués d’acide nucléique recouvert d’une enveloppe protéique. La forme des virus est très diverse : boule, cube, bâtonnets droits ou courbés, etc.
Lors d'une analyse biologique de l'eau, la détermination des bactéries pathogènes est difficile, c'est pourquoi une analyse bactériologique est effectuée, qui permet d'identifier le nombre total de bactéries dans 1 ml d'eau.
Dans la technologie actuelle, il existe de nombreuses méthodes de désinfection, c'est-à-dire la stérilisation de l'eau. Ils peuvent être divisés en quatre groupes principaux :
- méthode thermique;
- méthode de stérilisation de l'eau utilisant des agents oxydants puissants;
- une méthode de stérilisation de l'eau en l'exposant à des ions de métaux nobles (méthode dite d'oligodynamie) ;
- méthode physique de stérilisation, c'est-à-dire stérilisation de l'eau par ultrasons ou rayons ultraviolets.
La méthode la plus courante aujourd’hui consiste à utiliser des agents oxydants puissants. Théoriquement, le chlore, l'ozone, le dioxyde de chlore, l'iode, le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, l'hypochlorite de calcium, l'hypochlorite de potassium et autres peuvent être utilisés comme agent oxydant. En pratique, lors de la stérilisation de l'eau, ils préfèrent utiliser le chlore, l'ozone et l'hypochlorite de sodium comme agent oxydant.
La chloration de l'eau est l'un des moyens d'éviter le développement et la propagation d'épidémies. Cela est dû au fait que la plupart des bactéries pathogènes sont instables au chlore. Ces bactéries comprennent les bactéries responsables de la fièvre typhoïde, de la tuberculose, de la dysenterie, du choléra, de la polio et de l'encéphalite. Cependant, cette méthode de stérilisation présente un inconvénient important : le chlore ne peut pas détruire les bactéries sporulées.
La méthode physique de stérilisation de l’eau s’est également répandue. Il est utilisé par exemple dans le cas de la désinfection des eaux souterraines. Cette méthode de stérilisation présente un avantage indéniable par rapport à la méthode de stérilisation de l'eau avec des agents oxydants puissants. Cet avantage réside dans le fait que l'eau, par exemple, lorsqu'elle est exposée aux rayons ultraviolets, ne perd pas ses qualités naturelles et gustatives, et que les propriétés chimiques de l'eau ne changent pas. De plus, l’effet bactéricide des rayons ultraviolets se produit beaucoup plus rapidement que celui du chlore. L'eau est prête à être bue immédiatement après. Cette méthode de stérilisation de l’eau permet de détruire, entre autres, les bactéries sporulées. Mais cette méthode apparemment parfaite a aussi ses inconvénients. Ils consistent dans le fait qu'il n'existe aucun moyen opérationnel de contrôler l'effet de la désinfection, de plus, cette méthode de stérilisation de l'eau est inacceptable pour la désinfection des eaux troubles.
La stérilisation de l'eau est la dernière étape de la purification. L'eau ayant subi les étapes préliminaires de traitement, de clarification, de décantation et de filtration est soumise à la stérilisation.
Conférence n°18.
Stérilisation, production d'eau, stabilisation.
Stérilisation– selon GF XI, il s’agit du processus consistant à tuer ou à éliminer d’un objet des micro-organismes de tous types à toutes les étapes.
Dans le Fonds mondial XI, l’article « Stérilisation » inclut les méthodes suivantes :
Thermique (vapeur, air)
Chimique (gaz, solutions)
Filtration
Méthode de rayonnement
Méthodes thermiques de stérilisation.
- stérilisation de l'air – stérilisation à l'air chaud sec dans des armoires de séchage et de stérilisation, température 160 0, 180 0, 200 0 C (pour l'appareil, voir pages 339-341). Avec cette méthode, tous les micro-organismes meurent en raison de la décomposition pyrogénétique des protéines.
Il s'applique à :
| Objet de stérilisation | Conditions de température, temps de stérilisation |
| Poudres résistantes à la chaleur : Chlorure de sodium Oxyde de zinc argile blanche | m< 25,0 при t=180 0 30 мин. t=200 10 мин. 25,0 < m < 100,0 40; 20 мин 100,0 < m < 200,0 60; 30 мин. Plus de 200,0 ne peuvent pas être stérilisés en utilisant cette méthode. |
| Huiles végétales minérales, graisses, lanoline, vaseline | Jusqu'à 100,0 t= 180 0 - 30 minutes t= 200 0 - 15 minutes 100,0 < m < 500,0 t=180 0 40 минут t=200 0 20 minutes plus de 500,0 n'est pas autorisé |
| Verrerie, porcelaine, unités de filtration, caoutchouc silicone, métal | t = 180 0 60 minutes t = 160 0 150 minutes |
Inconvénient : on ne peut pas stériliser l'eau et les solutions, car l'air est un mauvais conducteur de chaleur, le chauffage est inégal.
- stérilisation à la vapeur – réalisé avec de la vapeur d'eau saturée à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
Il y a un effet combiné de température élevée et d’humidité, donc la mort survient à une température plus basse. À mesure que la pression de la vapeur augmente, la température augmente.
1 ATI (excès d'atmosphère)
1 kg s/cm 2 (kilogramme force)
1,1 kg·s/cm3
les valeurs de température correspondent à la pression indiquée si la vapeur est pure et non un mélange de vapeur et d'air. Plus il y a d'air, plus la température est basse, donc l'air est déplacé par la vapeur, la vanne est fermée et la vapeur est admise dans la chambre stérile. Une fois la période de stérilisation écoulée, le robinet est ouvert et la vapeur est évacuée. Le manomètre est mis à 0, la chambre est déchargée.
Application:
Réalisé dans des conteneurs et des pots. Les matériaux ne sont pas empilés de manière serrée, les vélos doivent être ouverts. Marqué (date, mode de stérilisation). Ensuite, ils sont fermés et stockés pendant 3 jours maximum. Après ouverture, utiliser dans les 24 heures.
N.B! dans des cas exceptionnels, la stérilisation à des températures plus basses est autorisée. Indiqué dans la documentation technique, 100 0, pression atmosphérique, vapeur circulant. Il n'y a aucune garantie de stérilisation complète.
Surveillance de l'efficacité des méthodes thermiques.
Elle est réalisée à l'aide d'instruments de mesure, d'essais chimiques et biologiques.
Tests chimiques - utiliser des substances qui changent de couleur ou d'état physique à une certaine température (un mélange d'acide benzoïque avec de la fuchsine 10:1, am. Placer dans un stérilisateur. Si le mélange fond, la couleur a changé, donc la température est de 120 0 Le point de fusion de l'acide benzoïque est de 122-124 0, le saccharose, la thiourée et l'acide succinique fondent à 180 0.
Méthodes chimiques de stérilisation.
- stérilisation au gaz – les stérilisateurs à gaz utilisent de l'oxyde d'éthylène pur ou un mélange avec du bromure de méthyle 1:2,5. Le mode dépend de la concentration du gaz.
Avec une dose stérilisante d'oxyde d'éthylène de 1200 mg/dm 3, la durée de stérilisation est de 16 heures à une température de 18 0. Le mélange à une température de 55 0 4 heures, à une concentration stérilisante de 2000 mg/dm 3.
Les objets sont stérilisés dans des sacs en polyéthylène et parchemin, caoutchouc, matériaux polymères et verre.
Défaut: Les gaz sont toxiques, un dégazage est nécessaire après stérilisation.
- stérilisation avec des solutions . Effectuer dans des récipients fermés en verre ou en plastique avec le produit complètement immergé pendant toute la durée de l'exposition de stérilisation. Après stérilisation, le produit doit être lavé à l’eau stérile dans des conditions aseptiques. Les produits en caoutchouc, en verre et en matériaux résistants à la corrosion sont stérilisés.
Je stérilise avec des solutions de peroxyde d'hydrogène et de désoxone, acides NAD.
Solution stérilisante de peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2) : à 18 0 - 360 minutes
à 50 0 - 180 minutes
Solution stérilisante Dezoxon (solution à 1 %) : à 18 0 - 46 minutes
Stérilisation par filtration.
Les solutions de substances thermolabiles sont stérilisées, car pour eux, c'est le seul moyen. Les cellules microbiennes sont considérées comme des particules insolubles qui peuvent être séparées mécaniquement du liquide. Plusieurs préfiltres à pores de grand diamètre sont placés devant le filtre stérilisant. Tous les filtres sont divisés en deux groupes :
Membrane
Profond
Membrane. Ils se caractérisent par un mécanisme de tamisage permettant de retenir les cellules microbiennes. Le diamètre maximum des pores ne dépasse pas 0,3 micron. Ce sont des disques minces constitués de matériaux polymères (Vladipor, acétate de cellulose). Des unités de filtration sous pression spéciales sont utilisées.
Profond. Céramique, porcelaine, amiante, papier. Mécanisme de rétention complexe (tamis, adsorption, inertiel). La filtration est réalisée sous vide.
Stérilisation par rayonnement.
Non utilisé en pharmacie. Il est utilisé pour les produits en plastique, les matériaux de pansement et les produits à usage jetable dans les emballages. Irradiation dans les emballages des installations g, accélérateurs de protons et autres sources de rayons g, isotopes radioactifs Co 60, Cs 137.
Le Fonds d'État XI contient un article « Test de stérilité ». Le contrôle est effectué 2 fois par mois au SES.
Solvants pour solutions injectables.
On utilise de l'eau pour préparations injectables, des huiles végétales (en pharmacie), des huiles aqueuses, des éthers (benzoate de benzyle, oléate d'éthyle), des alcools, de la glycérine (en usine).
Eau pour préparations injectables
Aquae pro injectionibus
Doit réussir tous les tests d’eau purifiée et être apyrogène. Les substances pyrogènes ne sont pas volatiles, ne distillent pas avec la vapeur, une contamination peut se produire lors du transfert de gouttelettes d'eau ou de l'évacuation du condensat, c'est pourquoi la phase gouttelettes est séparée de la phase vapeur. Pour ce faire, des pièges à pulvérisation spéciaux (séparateurs, réflecteurs) sont installés dans les appareils le long du trajet de la vapeur. Ils sont:
Film
Volumétrique
Centrifuge
Combiné
Film - un ensemble de plaques de différentes tailles à travers les trous desquelles passe la vapeur.
Centrifuge - un mouvement de rotation de la vapeur séparée est créé, les gouttes sont séparées.
Volumétrique - les gouttelettes tombent du flux de vapeur sous l'influence de la gravité, car le trajet de la vapeur s'allonge.
La production d'eau apyrogène est assurée par une séparation minutieuse de la vapeur passant à travers des écrans réfléchissants situés dans la partie supérieure de la chambre d'évaporation. La purification de l'eau des substances pyrogènes est réalisée par ajout de réactifs chimiques (permanganate de potassium, dihydrogénophosphate de sodium (NaH 2 PO 4)). Il existe des distributeurs compte-gouttes pour eux.
Seule de l’eau fraîchement distillée pour préparations injectables est utilisée et conservée pendant 24 heures dans des conditions aseptiques.
Des distillateurs d'eau apyrogènes sont situés dans la salle de distillation aseptique.
L'eau pour préparations injectables est contrôlée quotidiennement par un analyste (absence de chlore, de calcium, de substances réductrices, d'ions sulfate, de sels d'ammonium, de dioxyde de carbone). Une analyse chimique complète est réalisée une fois par trimestre. Non-pyrogénicité - une fois par trimestre au SES.
Stabilisation des solutions injectables.
Pendant le processus de stérilisation et de stockage, la décomposition des substances est possible : des sédiments et des produits toxiques peuvent se former, la couleur et les propriétés peuvent changer. Avec une augmentation de la température tous les 10 0 C, la vitesse d'une réaction chimique augmente de 2 à 4 fois, par conséquent, les changements chimiques sont accélérés plusieurs fois pendant la stérilisation.
Deux voies de dégradation principales : l'hydrolyse et l'oxydation.
Les sels dans lesquels un ou les deux composants sont faibles subissent une hydrolyse. Si les composants sont forts, l'hydrolyse ne se produit pas.
Les rayons ultraviolets font partie intégrante du rayonnement électromagnétique et bordent d’un côté la lumière visible, de l’autre les rayons X, les rayons gamma et les rayons cosmiques. Le rayonnement ultraviolet (ci-après dénommé rayonnement UV) est classiquement divisé en trois parties :
La région A (en abrégé UV-A) a des limites de 320 à 400 nm (nanomètres) et est adjacente à la couleur violette de la partie visible du spectre. Cette partie du rayonnement UV à grande longueur d'onde pénètre dans le verre et la colonne d'eau, mais est retenue par des filtres UV spéciaux. Parfois appelé rayonnement ultraviolet « proche » ;
La région B (be) (UV-B) a des limites d'émission de 280 à 320 nm. Le rayonnement UVB est bloqué par le verre et ne pénètre pas dans la couche d'eau. Ces rayons ultraviolets nous font bronzer sur la plage, mais peuvent endommager les tissus, les cornées, etc. ;
La région C (ce) (UV-C) a des limites de 200 à 280 nm et constitue la partie la plus dangereuse du rayonnement UV. Cette partie des rayons UV à courte longueur d’onde ne pénètre pas dans le verre ni dans l’eau. Ces rayons font partie du rayonnement cosmique et sont bloqués par la couche d'ozone située dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre. Les régions B et C sont appelées rayonnement UV « lointain ».
Le rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde de 190 à 300 nm est capable de détruire les bactéries, les virus, les champignons, les algues unicellulaires et les petits protozoaires. Les rayonnements compris entre 250 et 260 nm sont reconnus comme les plus efficaces, c'est pourquoi la plupart des lampes UV destinées à la stérilisation ont une efficacité maximale dans ce domaine.
Les rayons ultraviolets perturbent la structure chimique de l'ADN des cellules protozoaires et forment des agents oxydants toxiques pour ces animaux.
Les propriétés de stérilisation d'une lampe UV dans un aquarium sont limitées à une petite zone autour de la lampe elle-même, de sorte que les dommages potentiels qu'un stérilisateur ultraviolet (UV) peut causer sont incomparablement moindres que les dommages pouvant résulter d'une mauvaise utilisation de l'ozone. La capacité des rayons UV à détruire
Puissance de la lampe pour cet aquarium. Selon la conception du stérilisateur, environ 4,5 W pour 100 litres sont généralement recommandés ;
Décharges à vie. La plupart des lampes UV ont une durée de vie garantie d'environ 5 000 heures (un peu plus de 6 mois). Même si les lampes restent allumées après ce délai, elles risquent de ne pas fonctionner efficacement ;
Distances entre la paroi de la lampe et les micro-organismes. L'effet bactéricide des rayons ultraviolets est limité à une couche d'eau ne dépassant pas 25 mm. Cependant, dans la plupart des stérilisateurs UV conçus pour traiter l'eau des aquariums marins, la couche d'eau lavant la surface de la lampe est encore plus petite - environ 6 -10 millimètres ;
La vitesse, la nature du mouvement de l'eau dans le stérilisateur et, par conséquent, le temps de contact de l'eau contenant des micro-organismes avec la zone d'action bactéricide du rayonnement UV. Le temps de contact est, selon nous, primordial pour l’utilisation efficace d’un stérilisateur UV dans un aquarium.
